CN112953119A - 具有纵向冷却通道的电子增压器 - Google Patents

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Abstract

一种电子增压器包括包围电动机的电动机罩壳和容纳电动机罩壳的外壳体。电子增压器附加地包括冷却系统，该冷却系统具有由外壳体和电动机罩壳协作地限定的通道。第一纵向通道和第二纵向通道在电动机的第一端部和第二端部之间延伸，并且第二纵向通道在电动机的第二端部和第一端部之间延伸。端部通道流体地连接第一纵向通道和第二纵向通道。冷却系统被构造成用于从入口引导冷却剂的流相对于轴线沿第一纵向方向通过第一纵向通道、通过端部通道、以及相对于轴线沿第二纵向方向返回通过第二纵向通道。

Description

具有纵向冷却通道的电子增压器
技术领域
本公开总体上涉及电子增压器（e-charger），且更特别地涉及具有纵向冷却通道的电子增压器。
背景技术
一些车辆包括增压装置，诸如涡轮增压器（turbocharger）或增压器（supercharger），其通过压缩空气（空气然后被供给到发动机）来提升发动机性能。也可在燃料电池系统或其他系统中采用这些装置。在一些情况下，可提供电子增压器。电子增压器可包括电动机，该电动机被构造成驱动和旋转压缩机叶轮以用于对空气流进行压缩，空气流然后被供给到发动机、燃料电池堆等。
这些增压装置可包括冷却系统。在电子增压器的情况下，例如，可提供冷却系统，该冷却系统将冷却剂流引导通过装置以将操作温度维持在预定范围内。可冷却电动机，例如以改进电动机的操作效率。
然而，用于电子增压器的常规冷却系统遭受各种缺陷，且结果可对操作效率产生负面影响。可能难以针对一些增压装置和/或在某些操作条件下提供可接受的冷却效果。可存在空间约束，这些空间约束限制冷却回路的尺寸和/或路径选择并因此对冷却性能产生负面影响。
因此，期望提供一种用于电子增压器的冷却系统，该冷却系统改进冷却效果。还期望提供一种紧凑的、高度可制造的且具成本效益的电子增压器冷却系统。结合附图和该背景技术讨论，本公开的其他期望的特征和特性将从随后的详细描述和所附权利要求变得清楚。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种电子增压器，其包括电动机，该电动机驱动轴以绕轴线旋转。该轴线延伸穿过电动机的第一端部和电动机的第二端部。电子增压器还包括压缩机叶轮，该压缩机叶轮附接到轴以由电动机可旋转地驱动，由此提供压缩的流体流。电子增压器进一步包括包围电动机的电动机罩壳和容纳电动机罩壳的外壳体。电子增压器附加地包括冷却系统，该冷却系统具有入口、出口、以及流体地连接入口和出口的多个通道。所述多个通道由外壳体和电动机罩壳协作地限定。所述多个通道包括第一纵向通道、第二纵向通道和端部通道。第一纵向通道在电动机的第一端部和第二端部之间延伸。第二纵向通道在电动机的第二端部和第一端部之间延伸。端部通道流体地连接第一纵向通道和第二纵向通道。冷却系统被构造成用于从入口引导冷却剂流相对于轴线沿第一纵向方向通过第一纵向通道、通过端部通道、以及相对于轴线沿第二纵向方向返回通过第二纵向通道。
在另一个实施例中，公开了一种制造电子增压器的方法。该方法包括将电动机包围在电动机罩壳中，其中，电动机被构造成驱动轴以绕轴线旋转，并且该轴线延伸穿过电动机的第一端部和电动机的第二端部。该方法还包括将压缩机叶轮附接到轴以由电动机可旋转地驱动，由此提供压缩的流体流。此外，该方法包括用外壳体容纳电动机罩壳一起，包括提供冷却系统，该冷却系统至少部分地安置在电动机罩壳和外壳体之间。冷却系统包括入口、出口、以及流体地连接入口和出口的多个通道。所述多个通道由外壳体和电动机罩壳协作地限定。所述多个通道包括第一纵向通道、第二纵向通道和端部通道。第一纵向通道在电动机的第一端部和第二端部之间延伸。第二纵向通道在电动机的第二端部和第一端部之间延伸。端部通道流体地连接第一纵向通道和第二纵向通道。冷却系统被构造成用于从入口引导冷却剂流相对于轴线沿第一纵向方向通过第一纵向通道、通过端部通道、以及相对于轴线沿第二纵向方向返回通过第二纵向通道。
在附加的实施例中，公开了一种电子增压器，其包括电动机，该电动机驱动轴以绕轴线旋转。该轴线延伸穿过电动机的第一端部和电动机的第二端部。电子增压器还包括压缩机叶轮，该压缩机叶轮附接到轴以由电动机可旋转地驱动，由此提供压缩的流体流。而且，电子增压器包括包围电动机的电动机罩壳和容纳电动机罩壳的外壳体。外壳体包括与电动机罩壳嵌套的多个嵌套表面。此外，电子增压器包括冷却系统，该冷却系统具有入口、出口、以及流体地连接入口和出口的多个通道。所述多个通道由外壳体和电动机罩壳协作地限定。所述多个通道包括：第一纵向通道，其相对于轴线安置在第一象限中；第二纵向通道，其相对于轴线安置在第二象限中；第三纵向通道，其相对于轴线安置在第三象限中；第四纵向通道，其相对于轴线安置在第四象限中；第一端部接收通道，其在第一端部处并且流体地连接入口和第一纵向通道；第二端部连接通道，其在第二端部处并且流体地连接第一纵向通道和第二纵向通道；第一端部连接通道，其在第一端部处并且流体地连接第二纵向通道和第三纵向通道；第二端部连接器通道，其在第二端部处并且流体地连接第三纵向通道和第四纵向通道；以及第一端部排出通道，其在第一端部处并且流体地连接第四纵向通道和出口。第一纵向通道、第二纵向通道、第三纵向通道和第四纵向通道在电动机的第一端部和第二端部之间延伸。冷却系统被构造成用于从入口引导冷却剂流通过第一端部接收通道、相对于轴线沿第一纵向方向通过第一纵向通道、通过第二端部连接通道、相对于轴线沿第二纵向方向返回通过第二纵向通道、通过第一端部连接通道、沿第一纵向方向通过第三纵向通道、通过第二端部连接器通道、通过第四纵向通道、通过第一端部排出通道、到达出口。
附图说明
下文中将结合以下附图来描述本公开，其中，相似的数字表示相似的元件，并且其中：
图1是根据本公开的示例实施例的增压装置（诸如，电子增压器）和燃料电池系统的示意图；
图2是图1的电子增压器的前透视分解图；
图3是图1的电子增压器的后透视分解图；
图4是电子增压器的电动机定子和电动机罩壳的沿着图2的线4-4所截取的纵向剖视图；
图5是电子增压器的沿着图1的线5-5所截取的横截面图；
图6是穿过图1的电子增压器的冷却剂流回路的前透视图；以及
图7是穿过图1的电子增压器的冷却剂流回路的后透视图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本公开或本申请以及本公开的用途。此外，不意图受前面背景技术或以下详细描述中呈现的任何理论的限制。
广泛地，本文中公开的示例实施例包括改进的电子增压器。所公开的电子增压器可以是具有电动机的装置，该电动机驱动压缩机叶轮以用于将压缩空气流提供到下游部件（例如，到燃料电池堆、到内燃发动机等）。而且，本公开的电子增压器可被构造为电动增压器、混合涡轮增压器、电子增压（e-boost）装置、电子涡轮装置、电子辅助增压装置或其他相关部件。
特别地，公开了电子增压器及其制造方法，其中，电子增压器还包括用于冷却剂的流体系统（即，“冷却系统”）。冷却系统可包括多个通道，所述多个通道可共同地限定包围电动机的大部分的冷却水套。这些通道也可从入口流体地连接（例如，串联）到出口。
在一些实施例中，入口和出口可被提供为最接近电动机的一个端部。而且，在一些实施例中，这些通道中的至少一些可朝向电动机的相对端部纵向地延伸，且其他通道可朝向第一端部纵向地向后延伸。还可存在流体地连接两个纵向通道的至少一个通道，并且在一些实施例中，该连接通道可沿着电动机的一端部延伸。
此外，在一些实施例中，冷却系统可包括不同的纵向通道，这些纵向通道提供在电动机的端部之间纵向地来回的流动。而且，端部通道可流体地连接不同对的纵向通道。这些通道可将冷却提供给电动机、一个或多个轴承和/或电子增压器的其他部件。
所公开的电子增压器可提供各种优点。例如，冷却系统的布局和构造可相对简单和紧凑，且仍可为电动机、轴承、电子设备和/或其他部件提供有效的冷却。而且，通过冷却系统的流动可导致相对低的压力损失。而且，冷却剂可沿着迷宫式路径以相对高的雷诺数流动，从而导致高的冷却能力。冷却系统提供高的冷却效率，并且将电动机、轴承和/或其他部件在长的操作寿命中维持在可接受的操作温度内。结果，电子增压器可在广泛多种操作条件下以高效率操作。此外，由于本公开的特征，电子增压器可具有高的可制造性。
图1是根据本公开的示例实施例的示例电子增压器100的示意图。将了解，如本文中使用的术语“电子增压器（e-charger）”将由本领域技术人员广泛地理解为例如包括具有电驱动的压缩机叶轮的装置，而不管电子增压器100被并入在何处、电子增压器100被并入其中的系统的类型等。还将了解，本公开的电子增压器100也可被称为电驱动的压缩机组件。而且，本公开的电子增压器100可操作性地附接到排气驱动的涡轮机叶轮，例如在混合涡轮增压器或电子辅助涡轮增压器中。电子增压器100还可被构造为电动增压器、电子增压装置、电子涡轮或其他相关部件。而且，电子增压器100可流体地和以其他方式操作性地联接到在电子增压器100上游或下游的附加的增压装置。
如图所示，电子增压器100可被并入燃料电池系统102内。而且，如图所示，电子增压器100可被构造为具有单级压缩机的电动压缩机装置（即，电动增压器）。
总体上，电子增压器100可包括具有第一端部199和第二端部200的电动机部段110。电子增压器100还可包括压缩机部段111。电动机部段110可相对于电子增压器100的壳体119绕轴线108来驱动电子增压器100的旋转组118，由此将压缩空气流（由箭头124表示）提供给燃料电池系统102的燃料电池堆104。
将了解，本公开的电子增压器100和/或特征可与图示不同地构造。而且，将了解，电子增压器100可被并入除燃料电池系统以外的系统内。例如，电子增压器100可被构造成用于将压缩空气流124供应到内燃发动机、到另一个增压装置等。
电子增压器100的电动机部段110可包括具有定子146和转子148（图2、图3和图5）的电动机103，所述定子和转子以轴线108为中心。转子148可固定到轴150以作为一个单元绕轴线108旋转。轴150可从转子148并远离电动机部段110的第一端部199伸出。此外，电动机部段110可包括壳体119的一个或多个零件。例如，壳体119可包括电动机壳体123，该电动机壳体在电动机部段110中容纳、封装和/或包围定子146和转子148的至少一部分。
压缩机部段111可包括压缩机叶轮130，该压缩机叶轮可在电动机部段110的第一端部199处安装在轴150上。压缩机叶轮130可经由轴150固定到转子148以与电子增压器100的旋转组118作为一个单元一起旋转。压缩机叶轮130可经由一个或多个紧固件、焊接件和/或其他附接件固定到轴150。压缩机部段111也可包括壳体119的一个或多个零件。压缩机部段111可包括压缩机壳体构件136（在图1中以幻影示出）。压缩机壳体构件136可固定到电动机壳体123的一侧（例如，通过紧固件、焊接件或其他附接件）。压缩机壳体构件136可包括具有轴向入口138和出口143的蜗壳结构。压缩机壳体构件136可以是单一的一件式压缩机壳体构件136。轴向入口138可以是管状的、直的并且以轴线108为中心。出口143可被向外指向并且与以轴线108为中心的圆相切。
电动机103可在压缩机壳体构件136内绕轴线108驱动地旋转压缩机叶轮130。入口空气流（由图1中的箭头122表示）可流入到入口138中，并且流过压缩机壳体136。可从出口143引导所得压缩空气流（由箭头124表示）。在一些实施例中，压缩空气流124可由中间冷却器128冷却，并且可流到燃料电池堆104以用于提高燃料电池系统102的操作效率。
燃料电池堆104（图1）可包含多个燃料电池。可将氢气从罐106供应到燃料电池堆104，并且可将氧气供应到燃料电池堆104以通过已知的化学反应发电。燃料电池堆104可为附加的电动机105和/或其他连接的电装置发电。燃料电池系统102可被包括在车辆中，诸如汽车、卡车、运动型多功能车、货车、摩托车、飞机等。因此，在一些实施例中，电动机105可将由燃料电池堆104生成的电功率转化为机械功率，以驱动和旋转车辆的车轴（及因此一个或多个车轮）。在一些实施例中，燃料电池堆104可为定子146提供电以驱动地旋转电子增压器100的转子148和旋转组118的其他部件。然而，将了解，在不脱离本公开的范围的情况下，燃料电池系统102可被构造成用于不同的用途。
此外，来自燃料电池堆104的排气流（由箭头132表示）可被排放到大气，如图1中所表示的。换句话说，可将排气流132引导远离电子增压器100。在其他实施例中，可将排气流132朝着电子增压器100引导回，例如以驱动被包括在旋转组118中的涡轮机叶轮的旋转。这继而可驱动压缩机叶轮130的旋转，例如以辅助电动机103。
可由控制器134（图1）控制电子增压器100和/或燃料电池系统102的其他部件。控制器134可以是计算机化系统，其具有处理器、各种传感器和其他部件以用于电控制电动机112、燃料电池堆104和/或系统102的其他特征的操作。在一些实施例中，控制器134可限定或者可以是车辆的电控制单元（ECU）的一部分。
因此，控制器134可生成控制命令以用于接通和切断电子增压器100的电动机103和/或用于改变电动机103的速度。控制器134可基于来自传感器的输入来生成这些控制命令。因此，例如可基于感测到的节气门位置或系统的其他感测到的特性来控制电动机103的速度（及因此，压缩机叶轮130的旋转速度）。
此外，电子增压器100可包括冷却系统，该冷却系统在图中总体上被指示在152处，并且将在下文根据示例实施例进行详细讨论。冷却系统152可包括入口154、出口156和多个通道158（图5至图7），所述多个通道被限定为穿过壳体119以用于引导冷却剂（例如，液体冷却剂）从入口154到出口156的流动。冷却系统152可限定包围电动机103的大部分的冷却水套。如将讨论的，冷却系统152可按路线通过壳体119以提供有效的冷却，同时还确保了电子增压器100是紧凑和相对轻型的。附加地，冷却系统152提供了各种制造优点，如将讨论的。
参考图1至图3和图5，现在将根据示例实施例更详细讨论电子增压器100的电动机壳体123。电动机壳体123可包括具有外本体203（图2和图3）（即，外结构、外构件等）的外壳体202（图1）。外本体203可以是块形的，其具有例如由金属制成的多种刚性的、坚固的支撑性结构。外本体203可包括容座160（图2）。容座160可大体上为桶形的、圆柱形的等。容座160可以以轴线108为中心，并且沿着轴线108从电动机部段110的第一端部199朝向第二端部200凹进。容座160可在第一端部199处打开并且通过外本体203的端板164（图3）在第二端部200处封闭。如图2中所示，容座160可包括圆形边沿162。容座160还可包括具有一个或多个突出部168a、168b、168c、168d（图2和图5）的内直径表面166。
突出部168a-168d可以是朝向轴线108径向向内突出的长形轨道。突出部168a-168d可沿着轴线108（例如，基本上平行于轴线108）从电动机部段110的第一端部199纵向地延伸到第二端部200。突出部168a-168d可绕轴线108基本上被相等地间隔。如图所示，可存在四个突出部168a-168d，它们相对于轴线108与突出部168a-168d中的相邻突出部间隔开九十度（90°）。每个突出部168a-168d可包括相应的面向内的嵌套表面169a、169b、169c、169d。嵌套表面169a-169d可以是基本上光滑的并且可绕轴线108弓形地弯曲。嵌套表面169a-169d还可沿着（例如，平行于）轴线108在第一端部199和第二端部200之间纵向地延伸。
而且，容座160的内直径表面166可包括中间表面170a、170b、170c、170d，它们各自被周向地限定在嵌套表面169a-169d的相邻各对之间。例如，如图5中所示，中间表面170a可被限定在嵌套表面169a和嵌套表面169d之间。中间表面170b可被限定在嵌套表面169a和嵌套表面169b之间。中间表面170c可被限定在嵌套表面169b和嵌套表面169c之间。中间表面170d可被限定在嵌套表面169c和嵌套表面169d之间。总体上，中间表面170a-170d可绕轴线108弓形地轮廓化，并且可沿着轴线108从电动机部段110的第一端部199纵向地延伸到第二端部200。中间表面170a-170d还可包括各种轮廓化表面，这些轮廓化表面限定到嵌套表面169a-169d中的相应嵌套表面的过渡部。
此外，外本体203可包括端板164。端板164可以是相对平的面板，其垂直于轴线108布置并且限定电动机部段110的第二端部200的大部分。如图2中所示，端板164可包括内表面172，该内表面沿着轴线108面向内并且限定容座160的封闭的纵向端部，该纵向端部最接近第二端部200。内表面172可包括一个或多个凹部174。例如，可存在布置在轴线108的相对两侧上的两个弓形凹部174。此外，可存在用于接收电动机112的电连接器176的开口171。另外，内表面172可包括轴承安装件178。轴承安装件178可以是中空的、圆柱形突出部，该突出部以轴线108为中心。轴承安装件178可一体地连接到端板164的其他部分，并且可沿着轴线108向内部分地突出到容座160中。
外本体203可进一步包括基本上径向向外突出的一个或多个电连接器结构180。电连接器结构180可支撑一个或多个电连接器，所述电连接器提供与控制器134的电通信。
外壳体202可进一步包括端板210（即，端部构件）。端板210可以是圆形的、薄的，并且安置成横向于（例如，基本上垂直于）轴线108。端板210可在电动机部段110的第一端部199处可移除地附接到外本体203，以覆盖在容座160上并封闭容座160。在一些实施例中，端板210可经由紧固件可移除地附接并固定到外本体203。端板210可包括面向内进入容座160中的内表面211（图3）。内表面211可包括轴承安装件213，该轴承安装件是中空的、圆柱形的并且以轴线108为中心。轴承安装件213可沿着轴线108部分地突出到容座160中。内表面211还可包括多个突出部215a、215b、215c、215d，所述多个突出部是长形的并且从轴承安装件213径向向外突出到端板210的外直径。在一些实施例中，可存在四个突出部215a、215b、215c、215d，并且它们可绕轴线108基本上被相等地间隔（例如，被间隔开九十度（90°））。端板210可进一步包括中心孔217。轴150可经由中心孔217穿过端板210。压缩机叶轮130可固定到轴150以安置在端板210的外表面219处。
电子增压器100可附加地包括一个或多个阻尼器182（图3）。阻尼器182可被成形为连续带，该连续带在其面向径向的内表面和/或面向径向的外表面上具有波形或以其他方式不平坦的表面。阻尼器182可具有在这些相对的面向径向的表面之间测量的厚度，并且该厚度可沿着阻尼器182保持基本上连续。阻尼器182可由弹性体材料、弹性金属材料或其他材料制成。阻尼器182可被接收在轴承安装件213内。由于在操作期间的振动和/或其他力，阻尼器182可弹性地弯曲。阻尼器182可弹性地恢复到图3中所示的中立形状（即，阻尼器182可被朝向中立位置偏压）以抗衡和/或衰减振动或其他力。
电子增压器100可进一步包括一个或多个轴承214a、214b。轴承214a、214b可支撑轴150以用于绕轴线108旋转。在一些实施例中，可存在两个轴承214a、214b，并且两者都可以是滚柱式轴承。一个轴承214a可安置成最接近第一端部199，并且可包括：外构件（例如，外座圈），其固定在端板210的轴承安装件213内；内构件（例如，内座圈），其固定到轴150；以及多个滚柱元件，其安置在外构件和内构件之间以用于支持轴150的旋转。其他轴承214b可安置成最接近第二端部200，并且可包括固定在端板164的轴承安装件178内的外构件、固定到轴150的内构件、以及安置在其间的滚柱元件。
电动机壳体123可进一步包括电动机罩壳228。电动机罩壳228可包围电动机103，并且电动机罩壳228可被接收在外本体203的容座160内。电动机罩壳228可基本上为圆柱形的和中空的。电动机罩壳228的外部可包括第一纵向端面230、外直径表面232和第二纵向端面234。外直径表面232可绕轴线108周向地延伸，并且可在第一纵向端面230和第二纵向端面234之间纵向地延伸。外直径表面232可相对于轴线108而居中。外直径表面232的大部分可绕轴线108是基本上光滑且连续的。第一纵向端面230和第二纵向端面234可安置在外直径表面232的相对端部上，其中第一纵向端面230最接近电动机部段110的第一端部199，并且第二纵向端面234最接近第二端部200。第一纵向端面230和第二纵向端面234可以是环形的，并且可安置成基本上垂直于轴线108。
第一纵向端面230可包括多个轨道状突出部221a、221b、221c、221d（图2），所述多个轨道状突出部沿着轴线108朝向第一端部199突出。每个突出部221a-221d可从中心开口223径向地延伸到端面230的外直径。在一些实施例中，可存在四个突出部221a-221d，它们绕轴线108被相等地间隔开（例如，被间隔开九十度（90°））。突出部221a-221d的内端部还可与环绕中心开口223的环形突出部225齐平。第二纵向端面234可包括突出部235（图3），该突出部沿着轴线108从面234的周围区域朝向第二端部200突出。突出部235的一部分可围绕连接器176以及围绕端面234的中心开口237延伸。突出部235的另一个部分可以是轨道状的，并且可沿径向方向远离中心开口237延伸到端面234的外直径。
转子148和定子146可纵向地安置在第一纵向端面230和第二纵向端面234之间，并且外直径表面232可连续地包围定子146并覆盖住定子146。轴150可延伸穿过中心开口223、237以连接到轴承214a、214b。
在一些实施例中，电动机罩壳228可经由铸造过程形成，并且可由金属形成。而且，如图2至图4中所示，电动机罩壳228可以是在形状上符合定子146的多零件壳。例如，电动机罩壳228的第一构件227可限定第一纵向端面230，并且电动机罩壳228的第二构件229可限定第二纵向端面234和外直径表面232的大部分。因此，在一些实施例中，第二构件229可以是中空的圆柱形结构，其具有由第一构件227封闭和覆盖的开口端部。而且，如图4中所示，第一构件227可接收第二构件229的上边沿部分231，并且可固定地附接到该上边沿部分。可包括第一密封构件233，以用于在第一构件227和第二构件229之间形成基本上气密密封。第一密封构件233可以是O形环，其被接收在第二构件229的外直径凹槽中并且密封抵靠第一构件的基本上光滑的相对表面。
电动机罩壳228和其中的电动机103可被接收在外壳体202内。具体地，电动机罩壳228可被接收在外本体203的容座160内，并且端板164可固定到边沿162（即，端板164和外本体203协作地容纳电动机罩壳228和其中的电动机103）。电动机罩壳228可被接收在容座160中，其中第二纵向端面234面向端板164的内表面172（与端板164的内表面172相对）。而且，外直径表面232可与外壳体202的内直径表面166相对。此外，在端板210安装在外壳体202上的情况下，第一纵向端面230可与内表面211相对。如图3和图4中所示，第二密封构件236可被包括在第二纵向端面234和端板164的内表面172之间。如图3中所示，第二密封构件236可沿着突出部235的至少一部分延伸。第二密封构件236可由弹性体材料制成，并且可包括围绕连接器176和中心开口237延伸的第一部分238、以及沿着突出部235的两个径向地延伸的边缘延伸的第二部分240。第二密封构件236可基本上气密密封抵靠相对的内表面172。附加地，可存在一个或多个特征（即，防旋转特征），所述特征保持电动机罩壳228以防相对于外壳体202绕轴线108旋转。
如上文提到的，电子增压器100可包括冷却系统152（即，冷却剂套、冷却回路等）。冷却系统152可包括接收一个或多个液体冷却剂流的多个流体通路、贮液器、通道、回路等。冷却剂可流过冷却系统152，并且从电子增压器100移除热量以维持高的操作效率。在图6和图7中示意性地图示了冷却系统152和穿过其的流动。冷却系统152可延伸穿过电动机壳体123，并且冷却系统152的大部分可由外壳体202和电动机罩壳228协作地限定（并且被限定在外壳体202和电动机罩壳228之间）。在一些实施例中，冷却系统152的多个流体通道158可从入口154到出口156串联连接。流体冷却剂可从入口154穿过通道158并经由出口156出来，并且热量可传递到冷却剂并从电子增压器100中传递出，以将操作维持在预定的温度范围内。例如，来自电动机222、轴承214a、214b和/或壳体123的热量可传递到冷却剂以从电子增压器100带走。
在一些实施例中，多个通道158中的不同通道可通过如将讨论的一个或多个流体边界184（即，坝、屏障、流体保持器等）而被分开，电动机罩壳228可包括部分地限定流体边界构件的突出部，并且外壳体202可包括与该突出部嵌套的表面。表面可嵌套以协作地限定相应的流体边界184。在不脱离本公开的范围的情况下，表面可以以多种方式“嵌套”。例如，表面可以是平坦的和平面的，但是紧密地邻近以嵌套在一起。而且，在一些实施例中，表面可具有对应的轮廓、形状等。在一些实施例中，一个嵌套表面可以是凹的，而另一嵌套表面可以是凸的，并且可具有对应的半径。这些表面可能邻接接触或可能不邻接接触。
如图2、图3、图6和图7中所示，入口154和出口156可两者都安置成最接近第一端部199。而且，在一些实施例中，入口154和出口156可基本上平行（即，入口154和出口156的轴线可以是直的并且基本上平行）。此外，入口154和出口156可如图所示安置在轴线108的共同侧上。入口154和出口156可径向地延伸穿过端板210。在入口154和出口156呈这种布置的情况下，电子增压器100可以是紧凑的，并且通到/来自电子增压器100的冷却剂管线可被并入，并且容易地连接到燃料电池系统102。
多个通道158（图5至图7）可限定从入口154到出口156的单个连续的流体路径。在图6和图7中图示了穿过冷却系统152的通道158和流体流动路径。为了清楚的目的，在图6和图7中仅示出了被限定在外壳体202和电动机罩壳208之间的空隙。为清楚起见，在图6和图7中用交叉影线标出了流体边界184中的一些，以与通道158区分开来。
在一些实施例中，多个通道158可包括至少一个纵向通道，所述纵向通道大体上沿着轴线108在第一端部199和第二端部200之间延伸。例如，可存在至少四个这样的纵向通道。在所图示的实施例中，例如，电子增压器100可包括第一纵向通道244、第二纵向通道248、第三纵向通道250和第四纵向通道252。这些纵向通道中的至少一者可基本上平行于轴线108延伸，并且可在沿着轴线的第一方向上（从第一端部199到第二端部200）或在第二方向上（从第二端部200到第一端部199）引导冷却剂。
而且，多个通道158可包括至少一个横向通道，所述横向通道横向于轴线108（大体上绕该轴线径向地和/或弓形地）延伸。在一些实施例中，（一个或多个）横向通道可相对于轴线108沿径向和/或周向方向提供流动。而且，横向通道可安置成最接近第一端部199或第二端部200。例如，电子增压器100可包括第一端部接收通道242（第一横向通道）。如图6和图7的所图示的实施例中所示，入口154可流体地连接到第一接收通道242。可包括其他横向通道，诸如第二端部连接通道246、254、第一端部连接通道256和第一端部排出通道258。
第一端部接收通道242可被限定在第一端部199处、在端板210和电动机罩壳228的第一纵向端面230之间。端板210的突出部215a、215d和轴承安装件213可分别嵌套抵靠电动机罩壳228的突出部221a、215d、225，以协作地限定用于引导冷却剂流的壁、坝或其他流体边界184。端板210和电动机罩壳228的这些相对表面可紧密地邻近，并且在一些实施例中，可邻接和/或密封在一起。然而，这不是强制性的，并且当边界184包含通道242内的大部分冷却剂时，一些量的容许的泄漏可跨越嵌套表面发生。
如图所示，在电子增压器100的第一端部199处，第一端部接收通道242可相对于轴线108被限制到电子增压器100的第一象限。到第一端部接收通道242中的流可从入口154被径向地接收，并且绕轴线108被横向地和弓形地重定向，例如以将冷却提供给轴承214a。来自第一端部接收通道242的流也可朝向第一纵向通道244被重定向。在图6中大体上由箭头243图示在第一端部接收通道242内和通过第一端部接收通道242的该流。
第一纵向通道244可被限定在电动机罩壳228的外直径表面232和外本体203的内直径表面166之间。更具体地，通道244可被限定在中间表面170a和外直径表面232之间，如图5中所示。第一纵向通道244可流体地连接到第一端部接收通道242，并且可从那儿接收流。嵌套表面169a可与电动机罩壳228的表面232嵌套，并且嵌套表面169d可与表面232嵌套以限定相应的流体边界184。如图5中所示，第一纵向通道244可相对于轴线108为弓形。第一纵向通道244可在轴线108的第一象限内弓形地延伸（连同第一端部接收通道242），并且第一纵向通道244可从第一端部199纵向地穿过到第二端部200，如由箭头245指示。在一些实施例中，通道244的轴线可平行于轴线108。来自第一端部接收通道242的冷却剂流可被接收并沿着轴线108纵向地引导，以用于冷却电动机103。
此外，如图7中所示，冷却系统152可包括第二端部连接通道246。第二端部连接通道246可被限定在第二端部200处、在端板164和电动机罩壳228的第二纵向端面234之间。突出部235的第一部分238和第二部分240可嵌套抵靠端板164的内表面172，以限定用于协作地限定相应的流体边界184的第二端部连接通道246。如图所示，流体边界184可在电子增压器100的第二端部200处相对于轴线108跨越第一象限并周向地到第二象限来限定第二端部连接通道246。来自第一纵向通道244的流可由第二端部连接通道246接收，并且可绕轴线108弓形地流动，例如以将冷却提供给轴承214b。来自第二端部连接通道246的流也可朝向冷却系统152的第二纵向通道248被重定向。在图7中大体上由箭头247图示该流。
第二纵向通道248可被限定在电动机罩壳228的外直径表面232和外本体203的内直径表面166之间。更具体地，通道248可被限定在中间表面170d和外直径表面232之间，如图5中所示。第二纵向通道248可流体地连接到第二端部连接通道246，并且可从那儿接收流。嵌套表面169d可嵌套、邻接和基本上符合电动机罩壳228的表面232，并且嵌套表面169c可嵌套、邻接和基本上符合电动机罩壳228的表面232以限定相应的流体边界184。如图5中所示，第二纵向通道248可相对于轴线108为弓形。第二纵向通道248可在轴线108的第二象限内弓形地延伸（连同第二端部连接通道246），并且第二纵向通道248可从第二端部200纵向地穿过到第一端部199，如由箭头249指示。在一些实施例中，通道244的轴线可平行于轴线108。来自第二端部连接通道246的冷却剂流可由第二纵向通道248接收并沿着轴线108从第二端部200朝向第一端部199纵向地引导，以用于冷却电动机103。来自第二纵向通道248的流可被接收在第一端部连接通道256（图6）中。
第一端部连接通道256可被限定在第一端部199处、在端板210和电动机罩壳228的第一纵向端面230之间。端板210的突出部215b、215d和轴承安装件213可分别嵌套抵靠电动机罩壳228的突出部221b、221d、225，以协作地限定相应的流体边界184。而且，突出部215c可沿纵向方向与突出部221c间隔开，以限定允许流体从电子增压器100的第二象限穿过到第三象限的间隙。在图6中由箭头257指示该流动路径。该流可允许第一端部连接通道256中的冷却剂从轴承214a和/或电动机103移除热量。来自第一端部连接通道256的流可被接收在第三纵向通道250中。
第三纵向通道250可被限定在电动机罩壳228的外直径表面232和外本体203的内直径表面166之间。更具体地，通道250可被限定在中间表面170c和外直径表面232之间，如图5中所示。嵌套表面169c可嵌套、邻接和/或基本上符合电动机罩壳228的表面232，并且嵌套表面169b可嵌套、邻接和/或基本上符合电动机罩壳228的表面232，以限定相应的边界184。如图5中所示，第三纵向通道250可相对于轴线108为弓形。第三纵向通道250可在轴线108的第三象限内弓形地延伸，并且第三纵向通道250可从第一端部199纵向地穿过到第二端部200，如由箭头251指示。在一些实施例中，通道250的轴线可平行于轴线108。来自第一端部连接通道256的冷却剂流可由第三纵向通道250接收并沿着轴线108从第一端部199纵向地引导到第二端部200，以用于冷却电动机103。来自第三纵向通道250的流可被接收在第二端部连接通道254（图7）中。
第二端部连接通道254可被限定在第二端部200处、在端板164和电动机罩壳228的第二纵向端面234之间。突出部235的第一部分238和第二部分240可嵌套抵靠端板164的内表面172，以限定用于协作地限定流体边界184的第二端部连接通道246。如图所示，第二端部连接通道254可被限制到电子增压器100的第三象限和第四象限。来自第三纵向通道250的流可由第二端部连接通道254接收，并且可绕轴线108弓形地流动，例如以将冷却提供给轴承214b。来自第二端部连接通道254的流也可被重定向到冷却系统152的第四纵向通道252。在图7中大体上由箭头253来图示该流。
第四纵向通道252可被限定在电动机罩壳228的外直径表面232和外本体203的内直径表面166之间。更具体地，通道252可被限定在中间表面170b和外直径表面232之间，如图5中所示。嵌套表面169b可嵌套、邻接和/或基本上符合电动机罩壳228的表面232，并且嵌套表面169a可嵌套、邻接和/或基本上符合电动机罩壳228的表面232，以限定第四纵向通道252的相应的边界184。如图5中所示，第四纵向通道252可相对于轴线108为弓形。第四纵向通道252可在轴线108的第四象限内弓形地延伸，并且第四纵向通道252可从第二端部200纵向地穿过到第一端部199，如由箭头253指示。在一些实施例中，通道252的轴线可平行于轴线108。来自第二端部连接通道254的冷却剂流可由第四纵向通道252接收并沿着轴线108从第二端部200纵向地引导到第一端部199，以用于冷却电动机103。来自第四纵向通道252的流可被接收在第一端部排出通道258（图6）中。
第一端部排出通道258可被限定在第一端部199处、在端板210和电动机罩壳228的第一纵向端面230之间。端板210的突出部215a、215b和轴承安装件213可分别嵌套抵靠电动机罩壳228的突出部221a、215b、225，以协作地限定用于引导冷却剂流的相应的流体边界184。如图所示，在电子增压器100的第一端部199处，第一端部排出通道258可相对于轴线108被限制到电子增压器100的第四象限。来自第四纵向通道252的流可由第一端部排出通道258接收，并且径向地转向并绕轴线108被横向地和弓形地重定向，例如以将冷却提供给轴承214a。第一端部排出通道258还可连接到出口156。因此，热的冷却剂可经由出口156离开电子增压器100，以被经由入口154进入的新鲜的（较低温度的）冷却剂代替。
电子增压器100可以是高度可制造的。在一些实施例中，外壳体202可经由铸造方法由铝形成。电动机罩壳228也可例如由铝铸造。可将定子146和转子148形成为预定的形状、尺寸和构型，并且可将电动机103组装在电动机罩壳228内。可使用灌封材料，并且在一些实施例中，灌封材料可以是导电环氧树脂，以使通过电动机103和电动机罩壳228的热传递最大化。一旦组装好，电动机罩壳228就可插入到外壳体202中并围封在外壳体202内，如上文讨论的。然后，可将压缩机部段111安装并连接到电动机部段110。随后，可将电子增压器110安装到燃料电池系统102中，例如，通过将电连接器180附接到控制系统134、通过流体地连接用于空气流的入口138和出口143、以及通过流体地连接用于液体冷却剂流的入口154和出口156。
将了解，冷却系统152提供了有效的冷却。而且，电子增压器100是相对紧凑的、具有高度可制造的设计。此外，因为通道158是串联布置的，因此可存在相对很少的要维护的接口、密封件等。附加地，这种布局增加了可制造性。此外，冷却系统152包围（装水套给）定子146、轴承214a、214b、以及电子增压器100的其他区域，用于高效的冷却。而且，冷却系统152可始终维持合适的流体压力，并且可避免穿过它的显著的压力损失。
尽管在前面的详细描述中已展现了至少一个示例性实施例，然而应了解，存在大量的变型。还应了解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并且不意图以任何方式限制本公开的范围、适用性或构型。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实施本公开的示例性实施例的便捷路线图。应理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的范围的情况下，可在示例性实施例中描述的元件的功能和布置上作出各种改变。

Claims (20)

1.一种电子增压器，其包括：
电动机，其驱动轴以绕轴线旋转，所述轴线延伸穿过所述电动机的第一端部和所述电动机的第二端部；
压缩机叶轮，其附接到所述轴以由所述电动机可旋转地驱动，由此提供压缩的流体流；
电动机罩壳，其包围所述电动机；
外壳体，其容纳所述电动机罩壳；以及
冷却系统，其具有入口、出口、以及流体地连接所述入口和所述出口的多个通道，所述多个通道由所述外壳体和所述电动机罩壳协作地限定，所述多个通道包括第一纵向通道、第二纵向通道和端部通道，所述第一纵向通道在所述电动机的所述第一端部和第二端部之间延伸，所述第二纵向通道在所述电动机的所述第二端部和第一端部之间延伸，所述端部通道流体地连接所述第一纵向通道和所述第二纵向通道，所述冷却系统被构造成用于从所述入口引导所述冷却剂的流相对于所述轴线沿第一纵向方向通过所述第一纵向通道、通过所述端部通道、并相对于所述轴线沿第二纵向方向返回通过所述第二纵向通道。
2. 根据权利要求1所述的电子增压器，其中，所述多个通道包括在所述电动机的所述第一端部和第二端部之间延伸的至少四个纵向通道，所述第一纵向通道和所述第二纵向通道是所述至少四个纵向通道中的纵向通道；并且
其中，所述冷却系统被构造成用于引导所述冷却剂的流沿所述第一纵向方向通过所述至少四个纵向通道中的两个；并且
其中，所述冷却系统被构造成用于引导所述冷却剂的流沿所述第二纵向方向通过所述至少四个纵向通道中的另外两个。
3.根据权利要求2所述的电子增压器，其中，所述多个通道包括：第一纵向通道，其相对于所述轴线安置在第一象限中；第二纵向通道，其相对于所述轴线安置在第二象限中；第三纵向通道，其相对于所述轴线安置在第三象限中；以及第四纵向通道，其相对于所述轴线安置在第四象限中。
4. 根据权利要求1所述的电子增压器，其中，所述第一纵向通道和所述第二纵向通道相对于所述轴线为弓形。
5.根据权利要求1所述的电子增压器，其中，所述电动机罩壳包括：第一端面，其最接近所述第一端部；第二端面，其最接近所述第二端部；以及外直径表面，其在所述第一端面和所述第二端面之间纵向地延伸；并且
其中，所述第一端面和所述第二端面中的一个与所述外壳体协作以限定所述端部通道。
6.根据权利要求1所述的电子增压器，其中，所述入口和所述出口安置成最接近所述第一端部。
7.根据权利要求6所述的电子增压器，其中，所述入口具有入口轴线，并且所述出口具有出口轴线；
其中，所述入口轴线和所述出口轴线是基本上平行的。
8.根据权利要求7所述的电子增压器，其中，所述入口和所述出口安置在所述轴线的共同侧上。
9.根据权利要求8所述的电子增压器，还包括轴承；
其中，所述外壳体包括：本体，其具有接收所述电动机罩壳的容座；以及端部构件，其附接到所述本体，所述本体和所述端部构件协作地容纳所述电动机罩壳，所述端部构件包括轴承安装件和孔；
其中，所述轴承连接到所述轴承安装件和所述轴，其中，所述轴承支持所述轴相对于所述轴承安装件的旋转，其中，所述轴延伸穿过所述孔，并且其中，所述端部构件安置在所述电动机罩壳和所述压缩机叶轮之间；并且
其中，所述入口和所述出口被限定在所述外壳体的所述端部构件中。
10.根据权利要求9所述的电子增压器，其中，所述轴承是第一轴承，并且所述轴承安装件是第一轴承安装件；
还包括第二轴承；
其中，所述本体包括第二轴承安装件；并且
其中，所述端部通道最接近所述第二轴承以用于引导所述冷却剂的流以冷却所述第二轴承。
11.根据权利要求1所述的电子增压器，其中，所述外壳体包括：本体，其具有接收所述电动机罩壳的容座；以及端部构件，其附接到所述本体，所述本体和所述端部构件协作地容纳所述电动机罩壳；
其中，所述电动机罩壳包括面向所述端部构件的第一端面；
其中，所述冷却系统包括流体地连接所述入口和所述第一纵向通道的第一腔室，所述第一腔室由所述端部构件和所述电动机罩壳的所述第一端面协作地限定。
12. 根据权利要求11所述的电子增压器，其中，所述冷却系统包括第二腔室，所述第二腔室由所述端部构件和所述电动机罩壳的所述第一端面协作地限定；
其中，所述冷却系统包括第三纵向通道，所述第三纵向通道在所述电动机罩壳的所述第一端部和所述第二端部之间延伸；并且
其中，所述冷却系统被构造成用于从所述入口引导所述冷却剂的流通过所述第一腔室、沿所述第一纵向方向通过所述第一纵向通道、通过所述端部通道、沿所述第二纵向方向通过所述第二纵向通道、进入所述第二腔室中、并进入所述第三纵向通道中。
13.根据权利要求12所述的电子增压器，其中，所述电动机罩壳包括：所述第一端面；第二端面，其最接近所述第二端部；以及外直径表面，其在所述第一端面和所述第二端面之间纵向地延伸；
其中，所述冷却系统包括第三腔室，所述第三腔室由所述端部构件和所述电动机罩壳的所述第一端面协作地限定；
其中，所述端部通道是由所述第二端面和所述本体协作地限定的第一连接通道；
其中，所述冷却系统包括第四纵向通道，所述第四纵向通道在所述电动机罩壳的所述第一端部和所述第二端部之间延伸；
其中，所述冷却系统包括由所述第二端面和所述本体协作地限定的第二连接通道，所述第二连接通道流体地连接所述第三纵向通道和所述第四纵向通道；并且
其中，所述冷却系统被构造成用于从所述入口引导所述冷却剂的流通过所述第一腔室、沿所述第一纵向方向通过所述第一纵向通道、通过所述第一连接通道、沿所述第二纵向方向通过所述第二纵向通道、进入所述第二腔室中、沿所述第一纵向方向进入所述第三纵向通道中、进入所述第二连接通道中、沿所述第二纵向方向进入所述第四纵向通道中、进入所述第三腔室中、并经由所述出口而出来。
14.根据权利要求1所述的电子增压器，其中，所述电动机罩壳和所述外壳体中的一个包括突出部，其中，所述电动机罩壳和所述外壳体中的另一个包括表面，所述表面与所述突出部嵌套以协作地限定在所述多个通道中的邻近通道之间的流体边界。
15.根据权利要求14所述的电子增压器，其中，所述外壳体包括包含所述突出部的内直径表面，并且其中，所述电动机罩壳包括与所述突出部嵌套的表面，所述电动机罩壳的与所述突出部嵌套的所述表面是基本上光滑的。
16.根据权利要求1所述的电子增压器，其中，所述第一纵向通道沿着第一通道轴线延伸，并且所述第二纵向通道沿着第二通道轴线延伸，所述第一通道轴线和所述第二通道轴线基本上平行于所述电动机的轴线。
17.根据权利要求1所述的电子增压器，其中，所述电动机罩壳包括第一构件和附接到所述第一构件的第二构件，其中密封构件安置在第一构件和第二构件之间。
18.一种制造电子增压器的方法，所述方法包括：
将电动机包围在电动机罩壳中，所述电动机被构造成驱动轴以绕轴线旋转，所述轴线延伸穿过所述电动机的第一端部和所述电动机的第二端部；
将压缩机叶轮附接到所述轴以由所述电动机可旋转地驱动，由此提供压缩的流体流；
用外壳体容纳所述电动机罩壳，包括提供冷却系统，所述冷却系统至少部分地安置在电动机罩壳和所述外壳体之间，所述冷却系统包括入口、出口、以及流体地连接所述入口和所述出口的多个通道，所述多个通道由所述外壳体和所述电动机罩壳协作地限定，所述多个通道包括第一纵向通道、第二纵向通道和端部通道，所述第一纵向通道在所述电动机的所述第一端部和第二端部之间延伸，所述第二纵向通道在所述电动机的所述第二端部和第一端部之间延伸，所述端部通道流体地连接所述第一纵向通道和所述第二纵向通道，所述冷却系统被构造成用于从所述入口引导冷却剂的流相对于所述轴线沿第一纵向方向通过所述第一纵向通道、通过所述端部通道、并相对于所述轴线沿第二纵向方向返回通过所述第二纵向通道。
19.一种电子增压器，其包括：
电动机，其驱动轴以绕轴线旋转，所述轴线延伸穿过所述电动机的第一端部和所述电动机的第二端部；
压缩机叶轮，其附接到所述轴以由所述电动机可旋转地驱动，由此提供压缩的流体流；
电动机罩壳，其包围所述电动机；
外壳体，其容纳所述电动机罩壳，所述外壳体包括与所述电动机罩壳嵌套的多个嵌套表面；以及
冷却系统，其具有入口、出口、以及流体地连接所述入口和所述出口的多个通道，所述多个通道由所述外壳体和所述电动机罩壳协作地限定；
所述多个通道包括：第一纵向通道，其相对于所述轴线安置在第一象限中；第二纵向通道，其相对于所述轴线安置在第二象限中；第三纵向通道，其相对于所述轴线安置在第三象限中；第四纵向通道，其相对于所述轴线安置在第四象限中；第一端部接收通道，其在所述第一端部处并且流体地连接所述入口和所述第一纵向通道；第二端部连接通道，其在所述第二端部处并且流体地连接所述第一纵向通道和第二纵向通道；第一端部连接通道，其在所述第一端部处并且流体地连接所述第二纵向通道和第三纵向通道；第二端部连接器通道，其在所述第二端部处并且流体地连接所述第三纵向通道和第四纵向通道；以及第一端部排出通道，其在所述第一端部处并且流体地连接所述第四纵向通道和所述出口；
所述第一纵向通道、第二纵向通道、第三纵向通道和第四纵向通道在所述电动机的所述第一端部和第二端部之间延伸；
所述冷却系统被构造成用于从所述入口引导所述冷却剂的流通过所述第一端部接收通道、相对于所述轴线沿第一纵向方向通过所述第一纵向通道、通过所述第二端部连接通道、相对于所述轴线沿第二纵向方向返回通过所述第二纵向通道、通过所述第一端部连接通道、沿所述第一纵向方向通过所述第三纵向通道、通过所述第二端部连接器通道、通过所述第四纵向通道、通过所述第一端部排出通道、到所述出口。
20.根据权利要求19所述的电子增压器，其中，所述入口具有入口轴线，并且所述出口具有基本上平行于所述入口轴线的出口轴线；
其中，所述入口和所述出口在所述轴线的共同侧上安置成最接近所述第一端部。
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